1.3 微型计算机的发展概况
课程主体:
  随着微电子技术的发展,微型计算机的技术日新月异。微处理器和其它功能单元遵循摩尔定律,每隔两年集成度和性能增长一倍,价格却下降一半。70年代初期,Intel公司推出第一个通用的8位微处理器8080,它由三片集成电路组成,总的晶体管数约为5千个,数据线宽度为8位,地址线为16位,最大寻址空间64K字节。它共有78条指令,主频只有1MHz。当时微处理器组成的微机系统价格十分昂贵,微处理器控制的电器还十分鲜见。仅仅十几年后的今天, 单片的Pentium 4集成了大约4千2百万个晶体管。P4是32位微处理器,外部数据总线的宽度为64位,最大寻址空间为64G字节,主频高达2200MHz,运行速度约为每秒30亿条指令。组成的系统远远超出了早期中型乃至大型机的性能。由于价格低廉,使得基于P4的微型计算机可以在中小学校以及大学生中普及。谈及微处理器的应用,小至微处理器控制的玩具、家电、通信设备,大至互联网、用于航空航天的卫星、火箭控制,在当前信息时代微计算机中无处不在。下面以大家熟悉的Intel系列微处理器为例,回顾二十年中微计算机发展的历程。
  1.3.1 Intel 系列微处理器
  表1-1是Intel系列微处理器基本特性一览表。
  前面已经提到,第一个通用的8位微处理器8080诞生于1974年。后来,8085将8080的三片结构集成为一片,并将其优化。8085和其它器件接口方便以及中断系统功能完善等特点使它在很长时间内被广泛地应用在计算机控制系统当中。8080和8085奠定了80x86系列的雏形。
  1978年,80x86系列的第一代16位微处理器问世。在8位微处理器中,指令的读取和执行都是串行进行的。8086第一次将流水线的思想引进微处理器,实现了指令级的流水。此外,还把对存储器分段管理的机制引入处理器,扩大了处理器寻址的能力。8086只有整数运算指令,浮点和其它复杂函数的运算由协处理器8087完成。和8086配套的还有I/O处理器8089。虽然8086的功能在当时不算强大。但在8087和8089的配合组成的系统中,却有较为强大的计算能力和I/O处理能力。处理器升级为16位以后,为了能和原来丰富的与8位处理器配套的器件兼容,Intel推出了8088,从而也就出现了应用极其广泛的基于8088微处理器的IBM PC-XT以及兼容系统。8088外部的数据总线是8位的,内部除了微小的差异以外,和8086的结构相同。